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  人工智能（AI） - 机器人

  • 简述

    机器人学是人工智能中的一个领域，涉及创建智能和高效机器人的研究。

  • 什么是机器人？

    机器人是在现实世界环境中行动的人工代理。

    客观的

    机器人旨在通过感知、拾取、移动、修改物体的物理特性、破坏物体或产生效果来操纵物体，从而使人力从重复的功能中解放出来，而不会感到无聊、分心或筋疲力尽。

  • 什么是机器人？

    机器人学是人工智能的一个分支，由电气工程、机械工程和计算机科学组成，用于设计、建造和应用机器人。

    机器人的各个方面

    • 机器人有mechanical construction、形式或形状旨在完成特定任务。
    • 他们有electrical components它为机器提供动力和控制。
    • 它们包含一定程度的computer program这决定了机器人做什么、何时以及如何做某事。

  • 机器人系统与其他人工智能程序的区别

    这是两者之间的区别 -
    人工智能程序 机器人
    他们通常在计算机刺激的世界中运作。 它们在真实的物理世界中运行
    人工智能程序的输入是符号和规则。 机器人的输入是语音波形或图像形式的模拟信号
    他们需要通用计算机来操作。 他们需要带有传感器和效应器的特殊硬件。

  • 机器人运动

    运动是使机器人能够在其环境中移动的机制。有各种类型的运动 -
    • 有腿的
    • 轮式
    • 腿轮式运动的结合
    • 履带式滑动/打滑

    腿运动

    • 这种类型的运动在展示步行、跳跃、小跑、跳跃、爬上或下等时消耗更多的能量。
    • 它需要更多数量的电机来完成运动。它适用于粗糙和光滑的地形，其中不规则或过于光滑的表面使其为轮式运动消耗更多动力。由于稳定性问题，实施起来并不困难。
    • 它配备了各种一、二、四和六条腿。如果机器人有多条腿，那么腿协调对于运动是必要的。
    可能的总数gaits（每条总腿的周期性提升和释放事件序列）机器人可以行进取决于其腿的数量。
    如果一个机器人有 k 条腿，那么可能的事件数 N = (2k-1)!。
    如果是两足机器人（k=2），可能事件的数量是 N = (2k-1)！= (2*2-1)！= 3！= 6。
    因此有六种可能的不同事件 -
    • 抬起左腿
    • 释放左腿
    • 抬起右腿
    • 释放右腿
    • 双腿并拢
    • 将双腿同时松开
    在 k=6 条腿的情况下，有 39916800 个可能的事件。因此，机器人的复杂性与腿的数量成正比。
    腿运动

    轮式运动

    它需要较少数量的电机来完成运动。实施起来不太容易，因为在轮子数量更多的情况下稳定性问题更少。与腿式运动相比，它更省电。
    • Standard wheel− 围绕轮轴和触点旋转
    • Castor wheel− 围绕轮轴和偏置转向接头旋转。
    • Swedish 45o and Swedish 90o wheels− 全向轮，围绕接触点、围绕轮轴和滚轮旋转。
    • Ball or spherical wheel− 全向轮，技术上难以实现。
    轮式运动

    滑动/滑行运动

    在这种类型中，车辆像坦克一样使用履带。通过沿相同或相反方向以不同速度移动轨道来操纵机器人。由于轨道和地面的接触面积大，它提供了稳定性。
    履带式机器人

  • 机器人的组成部分

    机器人的构造如下 -
    • Power Supply− 机器人由电池、太阳能、液压或气动电源供电。
    • Actuators− 它们将能量转化为运动。
    • Electric motors (AC/DC)− 它们是旋转运动所必需的。
    • Pneumatic Air Muscles− 当空气被吸入时，它们会收缩近 40%。
    • Muscle Wires− 当电流通过它们时，它们会收缩 5%。
    • Piezo Motors and Ultrasonic Motors− 最适合工业机器人。
    • Sensors− 它们提供有关任务环境的实时信息的知识。机器人配备视觉传感器来计算环境中的深度。触觉传感器模仿人类指尖的触摸感受器的机械特性。

  • 计算机视觉

    这是机器人可以看到的人工智能技术。计算机视觉在安全、安保、健康、访问和娱乐领域发挥着至关重要的作用。
    计算机视觉自动从单个图像或一组图像中提取、分析和理解有用的信息。该过程涉及开发算法以完成自动视觉理解。

    计算机视觉系统硬件

    这涉及 -
    • 电源
    • 摄像头等图像采集设备
    • 处理器
    • 一个软件
    • 一种用于监控系统的显示设备
    • 相机支架、电缆和连接器等配件

  • 计算机视觉的任务

    • OCR− 在计算机领域，光学字符阅读器，一种将扫描的文档转换为可编辑文本的软件，它伴随着扫描仪。
    • Face Detection− 许多最先进的相机都带有此功能，可以读取面部并拍摄完美表情的照片。它用于让用户访问正确匹配的软件。
    • Object Recognition− 安装在超市、相机、BMW、GM、Volvo 等高端汽车中。
    • Estimating Position− 估计物体相对于相机的位置，如人体中肿瘤的位置。

  • 计算机视觉的应用领域

    • 农业
    • 自动驾驶汽车
    • 生物识别
    • 字符识别
    • 取证、安全和监控
    • 工业质检
    • 人脸识别
    • 手势分析
    • 地球科学
    • 医学影像
    • 污染监测
    • 过程控制
    • 遥感
    • 机器人技术
    • 运输

  • 机器人技术的应用

    机器人技术在各个领域都发挥了重要作用，例如 -
    • 行业− 机器人用于搬运材料、切割、焊接、彩涂、钻孔、抛光等。
    • 军事− 自主机器人可以在战争期间到达人迹罕至的危险区域。由国防研究与发展组织 (DRDO) 开发的名为Daksh的机器人可以安全地摧毁威胁生命的物体。
    • 医学− 机器人能够同时进行数百项临床测试、永久性残疾人康复和脑肿瘤等复杂手术。
    • 勘探− 用于太空探索的机器人攀岩者、用于海洋探索的水下无人机等等。
    • 娱乐− 迪士尼的工程师已经为电影制作创造了数百个机器人。
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